船舶构件安装和焊接工艺设论文Word格式文档下载.docx

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由于船体结构比较复杂，在难以施行自动焊和半自动焊的位置仍需要采用手工焊。

结合焊接技术的发展,自60年代起,在船体部件和分段装配中开始分别采用T型材装焊流水线和平面分段装焊流水线。

T型材是构成平面分段骨架的基本构件。

平面分段在船体结构中占有相当的比重，例如在大型散装货船和油船上，平面分段可占船体总重的50％以上。

平面分段装焊流水线包括各种专用装配焊接设备，它利用输送装置连续进行进料、拼板焊接以及装焊骨架等作业，能显著地提高分段装配的机械化程度，成为现代造船厂技术改造的主要内容之一。

充分认识船舶构件在船舶建造中的作用，合理选择船舶结构用的材料，利用合理的焊接方法，制定焊接工艺，同时指导生产实践，作为船舶建造的生产指导书。

绪论

1.1课题研究的目的和意义

“产品的质量是企业的生命”,良好的船舶建造质量是保证船舶安全航行与作业的重要条件,船体的结构强度要求焊缝保证一定的强度,能承受强风浪的冲击,如果焊接接头存在严重的焊接缺陷,在恶劣的环境下,就有可能造成部分结构断裂;

甚至引起断船沉没的重大事故.据对船舶脆断事故调查表明,40%的脆断事故是从焊缝缺陷处开始的"

笔者所接触的船厂,在造船质量方面存在的主要问题就是焊缝质量的缺陷.因此,焊接质量检验尤为重要,做到及早发现焊接缺陷,对焊接接头的质量做出客观的评价;

把焊接缺陷限制在一定的范围内,以确保船舶航行安全和水上人命财产安全"

焊接缺陷的种类较多,按其在焊缝中的位置不同,可分为外部缺陷和内部缺陷。

常见的焊接外部缺陷有:

焊缝外形尺寸和形状不符合要求!

咬边!

焊瘤!

弧坑!

表面气孔!

表面夹渣及焊接裂纹等;

内部缺陷有:

气孔!

夹渣!

焊接裂纹!

未焊透等"

在船舶建造过程中,影响焊接质量的因素很多,如钢材和焊条质量,坡口加工和装配精度,坡口表面清理状况及焊接设备!

任何一个环节处理不当，都会产生焊接缺陷,影响焊缝质量。

但是最主要原因也是最可以人为控制的焊接工艺参数，应当合理选择焊接工艺，不断开展焊接工艺评定工作，提升船舶构架以及船体的连接强度。

1.2船舶相关焊接技术发展情况

船舶焊接技术是船舶工业的主要关键工艺之一，船舶焊接技术的进步推动了造船技术的发展，同时造船技术的发展也促进了焊接技术的发展。

1.2.1世界船舶焊接技术的现状和发展方向

进入新世纪以来，世界经济稳定增长，航运业持续发展，世界造船市场呈现兴旺势头；

科学技术也在飞速发展，许多先进制造技术在造船领域得到应用，现代造船技术正朝着高度机械化、自动化、集成化、模块化、计算机化方向发展。

在计算机技术快速发展的今天，CAD/CAM技术得到广泛的应用，目前世界上许多重要的造船企业都在加快CIMS技术的开发和应用，世界上几乎所有重要的企业都在不同程度地推进本企业内部的网络化建设。

在日本、韩国的先进造船企业中，对现代生产管理模式探索和创新的效果非常明显，造船模式正在由集成制造模式向敏捷制造模式迅速演变，形成“空间分道、时间有序”的顺畅工艺流程。

现代造船已使用部分自动化设备来代替人操纵各种机械，广泛运用了数控切割技术，美国、英国、芬兰等许多国家在船舶建造中都相继不同程度的采用了自动化装备和机器人。

此外，自动焊接技术、成组制造技术和柔性制造技术等都在广泛应用。

焊接技术也随着造船技术不断进步，焊接技术的实力决定了一个地区的造船能力。

世界船舶焊接技术沿着高效、自动、智能化发展。

纵观国内外造船企业的造船模式，主要流程基本相同，为零件→部件→分段→总段→船台（坞）搭载。

于此相对应，所采用的焊接技术也大同小异。

在部件、分段、总段等中间产品的生产制造阶段采用自动化程度很高的大型生产焊接装置，在船台搭载时采用单机自动化装置。

从小合拢到大合拢，从平面到曲面，日本的船厂均实现了高效自动化焊接。

NKK津船厂的小合拢采用各种轻便型自动水平角焊机及门架式多关节机器人焊接低构架肋板框架、平板部件；

构架的肋板与纵桁之间以及与纵骨之间的角焊缝；

构架与底板的水平角焊缝则采用门架式机器人或多台小型机器人进行"

井"

字形构件内水平和立向自动角焊；

曲面分段外板的拼接，在大型焊接变位机上采用小车或双丝串列摆动单面MAG自动焊进行焊接，以取代传统的FAB法，或采用半门架4轴数控机器人进行焊接，而三维曲板的单面焊和纵横构件在曲形外板上的装焊尚在研究中；

大合拢除舷侧旁板平直部分对接缝采用垂直气电焊外，还采用横向自动气电焊。

船体内底板和上甲板对接焊采用FAB单面埋弧自动化焊，或采用移动式轨道或无轨道焊接机器人进行单面MAG对接焊。

搅拌摩擦焊技术在日本许多船厂也获得应用。

三井造船厂于2004年将搅拌摩擦焊技术用于高速货船上层建筑的建造，该船已投入使用多年且性能良好。

日本Sumitomo轻金属公司采用搅拌摩擦焊技术生产铝质蜂窝结构板件和耐海水的板材。

其中耐海水的板材由5块宽度为250mm的5083铝合金挤压板连接成一块尺寸为1250mm×

500mm的铝合金板。

由于焊缝根部和背面具有良好的平整性而被用作船舱的壁板。

韩国造船工业在政府的大力支持和自身的努力下，通过引进国外先进技术和自主研发进行造船装备的自动化改造，从而迅速崛起。

大宇重工的玉浦船厂从新1995年起通过采用含有机器人的型平面分段生产线等各种现代化造船装备，大

大提高了劳动生产率，走了一条不依靠扩充造船设施就能提高造船能力的捷径。

三星和现代两大集团，在船厂的平面分段流水线的拼板、骨材装焊等环节也应用了机器人，以提高生产效率。

三星重工采用爬行式机器人自动焊接油轮侧壁。

大宇造船厂联合韩国釜山国立大学采用离线编程、虚拟技术将焊接机器人应用于造船工业中。

韩国Pukyong国立大学的KamBo等人研制了一种体积小巧、质量轻的轮式智能焊接机器人，已用于船体"

井字形构件的焊接。

美国船厂从20世纪80年代起就将机器人列为船厂的适用技术。

在新技术开发和应用方面，美国一直走在世界前列。

由美国海军资助，美国宾夕法尼亚州立大学联合国家钢铁与造船公司开发的激光-MIG复合焊技术成功地应用于T-AKE级战斗后勤补给舰管系的焊接，为造船厂节省50万美元的成本。

美国海军制造技术（ManTech）资助项目——移动式激光电弧复合焊系统（MobileHybridLaserArcWelder）开发时间从2007年11月到2008年12月，开发出一套搭载激光复合焊接系统的移动设备，用船厂角焊缝的焊接。

如图1所示，此外，美国海军ManTech项目对先进两栖攻击艇中2519铝合金采用搅拌摩擦焊也取得了成功。

图1移动式激光-电弧复合焊接系统在船舶焊接中的应用

1.2.2国内船舶焊接技术的现状及发展方向

经过50多年的发展，中国已成为世界造船大国。

目前，我国造船焊接工艺已发展到40多种典型焊接技术除了在散货船、油船、集装箱船等主力船型上应用之外，还在液化天然气船（LNG）、液化石油气船（LPG）、海洋浮式生产储油船（FPSO）、超大型油船（VLCC）、军用船等高技术、高附加值船舶上获得广泛应用。

从最早的国外引进到自主开发，平面分段流水线已成为我国大中型船厂不可或缺的生产线，包括平板拼接、构件角接等焊接工位，主要采用多丝埋自动焊和多电极CO2气保护焊等工艺，生产效率很高，图3为外高桥造船有限公司双丝埋弧焊焊接实况.

图2外高桥造船有限公司双丝埋弧焊焊接实况

各种形式的焊接接头主要包括船体结构内部和舷部外侧各个部位的五种焊缝类型（垂直面的立向对接焊、横向对接焊、垂直立角焊、水平面对接焊、水平角焊）。

自"

九五"

以来，我国专业从事船舶焊接工艺研究的单位针对这五种类型焊缝开展了相应的机械自动化焊接工艺和设备的开发和应用研究。

2船舶建造工序

2.1造船流程的演变

2.1.1系统造船流程

2.1.2区域造船流程

2.1.3总装造船流程

2.1.4基本建造模式

2.2船体装配

装配就是将加工合格的船体零件组合部件、分段、总段，直至船体的工艺过程。

船体装配分为船体结构预装焊和和船台装焊，其中船体结构预装焊又分为部件装焊、分段装焊和总组装装焊三道工序。

船体结构预装焊所使用的主要设备有起重、电焊、气割和压缩空气设备，以及管道、平台和胎架。

其中平台和胎架试主要工艺设备。

一、平台的种类和用途

平台一般是由水泥基础和型钢、钢板等组成的具有一定水平度的工作台，分为固定式和传送带式两大类。

1．固定式平台

1）蜂窝平台

由钢筋混凝土基础、型钢框架和开有蜂窝状圆孔的铸铁平板组成，如图所示。

2）钢板平台

又称实心平台，其结构如图所示。

3）型钢平台

又称空心平台，它与钢板平台的区别仅在于其表面不设钢板，如图所示。

4）水泥平台

这种平台是将扁钢或型钢按500～1000mm的间距平行地埋在钢混凝土地坪中而构成的，并要求钢材表面与平台表面平齐，如图所示。

2．传送带式平台

1）链式传送带平台如图所示

2）辊式传送带平台如图所示

3）台车式平台如图所示

4）圆盘式传送带平台

二、胎架的种类和用途

胎架是制造船体曲面分段和曲形立体分段的形状胎模和工作台，它应具有足够的结构刚性和强度，主要作用是支承分段保证分段曲面形状和控制其装焊变形。

种类如下:

1．专用胎架

专用胎架是专用某种分段使用的，如底部、舷侧、甲板分段和首、尾柱分段。

1）单板式胎架

2）桁架式胎架

2．通用胎架

1）框架式活络胎板胎架，如图所示

2）套管支柱式胎架，如图所示

三、胎架基面和胎架型值的确定

1.胎架基面的确定

胎架基面是用来决定胎架工作曲面型值的基准面。

根据它与肋骨剖面和基线面的相对关系，通常分为以下几种：

1）正切胎架（见下图）

2）正斜切胎架（见下图）

3）斜切胎架（见下图）

3）斜斜切胎架（见下图）

2.胎架型值的确定

首先在肋骨型线图上作出胎架基面的投影线，再根据胎架支柱间距在胎架基面投影线上求出支柱点，然后过这些支柱点沿胎架基面投影线垂直方向，量取到对应肋骨线的距离，并减去板厚，即得到胎架的高度型值。

3.胎架结构形式的确定

1）军品或精度要求高，批量大的民品宜选刚性好的单板式胎架；

2）一般产品、单船建造的分段可选用衍架式胎架；

3）型线曲率小的分段可用支点式胎架；

4）尽量扩大通用胎架的使用范围。

4.胎架制作

1）在平台上划线

2）竖立支杆

3）作水平面

4）量型值